1、腫瘤熱化療的基礎與臨床研究進展劉寶瑞 劉寶瑞，男性，1963年出生， 南京大學教授、博士研究生導師。研究方向：腫瘤靶向治療新技術。 錢曉萍 綜述（南京大學醫學院附屬鼓樓醫院腫瘤科 南京 210008）摘要：系統介紹腫瘤熱化療的原理和化療藥物與熱療的協同效應，以及惡性腫瘤熱化療臨床應用進展。關鍵詞：腫瘤；熱療；化療中圖分類號：1概述熱療（hyperthermia）是通過加熱使腫瘤組織的溫度達到4044ºC，引起腫瘤細胞生長受阻與死亡的一種治療方式。熱療通常與放療、化療聯合應用，發揮協同效應。熱療的臨床應用始于二十世紀八十年代，主要是熱療單獨或與放療聯合治療惡性腫瘤。最近十余年來，新的抗

2、腫瘤藥物不斷應用于腫瘤治療，顯著提高了內科腫瘤治療效果。同時不斷有研究發現，有些化療藥物與熱療聯合具有顯著的協同作用。在我國，從事熱療的人員以放療工作者居多。近年來，隨著大型設備的國產化，一些從事化療的醫師開始涉足熱療領域，熱化療的聯合應用成了腫瘤治療的一個新方式。本文對國外熱化療的基礎研究進展與臨床應用情況予以系統介紹。2 熱化療的基本原理2.1熱療對腫瘤細胞的抑制作用1：（1）形態異常，血管扭曲雜亂，血流阻力大，隨著腫瘤的增大，血管受壓，容易形成血栓和閉塞。（2）腫瘤組織的毛細血管壁由單層內皮細胞和缺乏彈性基膜的外膜組成，在高熱、壓力增高的情況下脆弱易破裂。（3）血管內皮細胞間隙大，部分由

3、腫瘤細胞襯覆，細胞增生向管腔內突起引起阻塞。(4) 腫瘤毛細血管具有很多竇狀隙，在常溫下就處于開放狀態，溫度升高后血流并沒有明顯增加。（5）腫瘤血管神經感受器不健全，血管對溫度感受性差。由于以上特點，熱療時雖然腫瘤和周圍正常組織溫度均有升高，但是正常組織有良好的血液循環，同時熱可以使正常組織血管擴張、血流加快，且能從分散熱，溫度升高不顯著；而腫瘤組織由于血流緩慢，甚至出現血管閉塞，散熱困難，熱量積聚。有研究證實腫瘤組織的溫度可以高于正常組織5-10ºC。此外，熱療還可以抑制血管內皮細胞的生長，阻止血管生成。DNA多聚酶、連接酶活性，導致DNA、RNA合成障礙，并以p53依賴和非依賴方

4、式引起細胞凋亡。腫瘤細胞生長較快，癌細胞普遍處于慢性缺氧的酸性環境中。在酸性環境下熱療對誘發腫瘤細胞凋亡、擾亂細胞周期也十分有利。2.2熱療與化療的協同作用熱療與化療藥物可發揮協同抗腫瘤作用。對于特定的化療藥物而言，化療與熱療的協同的機理有一定的特殊性，但統而言之，可有以下共性機理2：（1）熱療促進藥物進入腫瘤細胞。藥物在腫瘤細胞內達到一定有效藥物濃度是發揮作用的前提。細胞通常可以通過藥泵將藥物泵出細胞外，保護細胞免受損傷。熱療可以促進藥物通過細胞膜，進入細胞。（2）熱療促進藥物誘發腫瘤細胞凋亡。很多化療藥物可以通過不同機理最終誘發細胞調亡，熱靠可以促進這一進程。（3）熱療易在腫瘤組織中心部位

5、達到較高的溫度，中心部位酸性環境下熱療更易誘發腫瘤細胞凋亡。腫瘤周邊部位血供較多，化療藥物容易到達，對周邊部位化療具有優勢。因此，熱療與化療聯合可覆蓋腫瘤病灶的全部。關于腫瘤熱化療的研究可分為體外實驗、動物實驗和臨床研究三個過程，不同的文獻由于采用的細胞系和實驗條件不同，研究結果不盡相同。迄今已經證實可與熱療發揮協同作用的藥物見表1。順鉑是最早發現與熱療有協同作用的藥物之一，該藥通過與DNA結合引起內部或DNA之間交連和/或DNA與蛋白質之間交連，發揮細胞毒作用。熱療可以促進DNA與鉑的結合，并可使藥物到達細胞內的濃度增加，還可以抑制順鉑作用后細胞對DNA的修復過程。對于順鉑耐藥的腫瘤細胞，熱

6、療也能夠增加細胞內藥物的濃度，有助于克服耐藥。順鉑在4143C發揮與熱療的協同效應較為理想。卡鉑和草酸鉑與熱療聯合，細胞毒性也有所增加3,4。足葉乙甙（VP-16）和替尼鉑甙（VM-26）是拓撲異構酶II抑制劑。研究表明，VP-16與熱療同步進行，協同作用不明顯；但是在43C1小時結束后312小時，拓撲異構酶II含量與活性明顯增強，此時給予VP-16可發揮顯著的協同效果。VP-16可以使細胞周期阻滯于G2+M期，熱療可以明顯促進這一過程。熱療對VM-26的細胞毒性也有增強作用5,6。Table 1. Antercancer drugs that show enhanced cytotoxici

7、ty with hyperthermiaClassification Anticancer drugAlkylating agents Lomustine CyclophosphamideAntineoplastic antibiotics Mitomycin C Epirubicin AdriamycinPltinum compound Cisplatin Carboplatin OxaliplatinTaxine PaclitaxelPyrimidine analogue GemcitabineVinca alkaloide VinblastineTopoisomerase I inhib

8、itors Camptothecin Irinotecan(CPT-11)Topoisomerase I I inhibitors Etoposide (VP-16) Teniposide (VM-26)喜樹堿、羥基喜樹堿及其衍生物是拓撲異構酶I抑制劑。早在1980年我國學者就研究發現喜樹堿與熱療聯合應用對人食管癌細胞生長有協同作用。腫瘤細胞單獨接受熱療或喜樹堿治療，細胞生長在一段時間內受阻，但是經過大約15天生長又開始活躍起來。兩者聯合則細胞喪失恢復增殖能力。羥基喜樹堿衍生物（CPT-11）是近年開發的抗腫瘤新藥，對大腸癌和肺癌等腫瘤治療有效。對該藥與熱療的研究也有文獻報道，發現在低濃度（5

9、ug/ml）下熱療可發揮增效作用，高濃度（50ug/ml）則相反7。臨床上有采用低劑量CPT-11聯合熱療取得理想效果的報道8。健擇是新一代抗代謝藥，在體內經過核苷激酶的作用轉化為活性二磷酸及三磷酸核苷而發揮作用。主要作用于DNA合成期，在一定條件下，可阻止細胞有G1期向S期進展。目前，該藥已廣泛用于乳腺癌、肺癌、胰腺癌等腫瘤的腫瘤的治療。近年來，體外實驗發現，健擇與熱療同時進行，熱療能夠干擾健擇的活性轉化，抑制健擇的細胞毒性；但是，健擇與腫瘤細胞接觸4小時后，間隔20小時再給予熱療43C 1小時，藥物的細胞毒性可明顯增加。動物實驗也證實，當健擇應用48小時后給予熱療，能夠延遲腫瘤生長9。 紫

10、杉醇通過干擾有絲分裂抑制細胞生長，是肺癌、乳腺癌、卵巢癌和胃癌等腫瘤常用藥物。近年發現低劑量紫杉醇還有明顯的抗血管生成作用。有關該藥與熱療聯合應用的體外研究，不同文獻因采用腫瘤細胞不同，結果差別較大。研究發現，熱療對紫杉醇抑制肺癌細胞生長可增效5100倍，對小鼠乳腺癌FM3A的抑制也有明顯的協同作用，但是對乳腺癌MCF-7細胞及SW1573、L-929等細胞無協同效果10-12。目前，動物體內實驗結果均支持紫杉醇與熱療有明顯的協同作用。Cividalli 等13對小鼠乳腺癌模型研究了不同組合紫杉醇、表阿霉素與熱療聯合對腫瘤的治療效果，證實紫杉醇聯合熱療與紫杉醇、表阿霉素聯合熱療對腫瘤抑制效果最

11、佳，兩者之間無顯著差異，但均明顯優于紫杉醇單用或紫杉醇聯合表阿霉素的效果。說明紫杉醇聯合熱療的潛力最大。長春花堿主要通過抑制微管蛋白的聚合抑制細胞分裂，對RNA合成及細胞膜也有干擾。近年研究表明長春花堿不僅對腫瘤細胞有抑制作用，對新生腫瘤血管也有明顯的抑制效果。動物實驗發現，長春花堿單獨應用時腫瘤內血流量受到影響，但腫瘤生長速度未受影響，與熱療聯合后導致大量腫瘤血管損傷，腫瘤生長明顯延遲14。Monge等15在小鼠乳腺癌模型上比較了6種常用化療藥物與熱療的相互作用。結果發現熱療對環磷酰胺和絲裂霉素單藥細胞毒性的增強效果最明顯，優于阿霉素、氟脲嘧啶、甲氨喋呤和長春新堿。在小鼠纖維肉瘤模型的聯合化

12、療中，熱療對環磷酰胺聯合順鉑的增效作用最顯著，對環磷酰胺、順鉑、絲裂霉素三藥聯合次之16。3 熱化療的臨床研究3.1 食管癌食管癌患者確診后，手術切除率不超過50%。日本學者從八十年代就開始研究術前在放療、化療的基礎上，加用腔內熱療以求提高療效。早期研究發現單純放化組和在此基礎上加用腔內熱療的熱放化組比較，患者術后5年生存率分別是14.7%和43.2%，差異顯著。在隨后的隨機對照研究中又證實熱放化組主觀癥狀的改善和客觀緩解率都高于不含熱療組，3年生存率比對照組高一倍以上（50.4% vs 24.2%）2。另有資料顯示，136例食管癌患者術前采用熱放化治療，術后病理完全緩解率高達65.4%，5年

13、生存率22.3%，107例術前接受放化療，術后病理緩解率50.5%，5年生存率13.7%17。熱療對于已喪失手術機會的晚期食管癌患者，其癥狀改善和生存期延長也具有優勢。3.2 胃癌胃癌易發生腹腔內播散轉移。腹腔內熱化療是最常用的綜合治療方式之一。腹腔化療可以使化療藥物在腔內達到較高濃度，熱療一方面可以增強藥物對腫瘤組織的穿透力，另一方面對化療藥物的細胞毒性有增強效應，而對腹膜沒有損傷作用。熱化療對散在的多發性小的種植病灶效果較好。一項對141例胃癌的前瞻性隨機對照研究表明，熱化療組腹腔復發率只有1.4%（1/71），未接受治療的對照組卻高達22.5%（16/70），4年生存率也有明顯差異（76

14、% vs 58%）18。有關腹腔內熱化療的臨床研究很多，國內已有文獻綜述專門介紹，本文不予重復。3.3 直腸癌直腸癌由于直腸與鄰近器官連接緊密，淋巴回流復雜，容易發生局部浸潤與復發。目前，對于直腸癌患者術前采用熱療聯合放化療的臨床研究國外已經有多篇報道。發現術前采用熱療聯合放化療組，5年生存率91.3%，對照組64.0%，差異顯著。Ohno19分析了大量直腸癌熱療、化療、放療等文獻，發現以下規律：術前熱放化治療可以顯著提高手術切除率，減少局部復發，延長生存期；術前熱放化治療不增加術后并發癥；術中、術后加用熱療者局部復發率明顯降低；復發切除的局部復發者，加用熱療更容易達到縮小病灶、減輕痛苦的目的

15、。熱療用于直腸癌的治療有巨大潛力。3.4 胰腺癌 胰腺癌發病時80%患者已喪失手術時機， 易出現黃疸、疼痛等癥狀，治療十分棘手。Kouloulias20探索了熱療在胰腺癌治療中的作用。他們對27例IV期胰腺癌患者進行化療-改道手術-放化療模式治療，對另外10例患者在術中對病灶區域進行熱療（4345C），結果，加用熱療者平均生存期顯著延長，生活質量評分、疼痛評分顯著改善，腫瘤標志CEA和CA199明顯降低。本文作者采用熱化療模式治療胰腺癌患者，疼痛及腫瘤標志物均可獲得改善。3.5 軟組織肉瘤軟組織肉瘤對放療和化療均不敏感，手術是唯一公認的治療方法。最近，Wendtner21報道了采用熱化療模式治

16、療內臟和后腹膜軟組織肉瘤的結果。作者以58例高危患者為研究對象，首先給予4個周期的熱化療，藥物選擇足葉乙甙、異環磷酰胺和阿霉素，再進行手術切除，術后給予輔助放化療。結果經影像學證實病灶縮小者占33%，術前接受熱化療有效者，5年局部控制率59%、總生存率60%；熱化療無效者5年局部控制率0%、總生存率10%，差異顯著。4 腫瘤靶向熱化療溫敏脂質體（theromosensitive liposome）介導的腫瘤靶向熱化療是近年腫瘤熱化療的一個新方向。溫敏脂質體是指在高于生理溫度的條件下有效地釋放藥物到靶位的脂質體。構建脂質體的磷脂都有特定的相變溫度（transition temperature,

17、Tm），低于Tm時脂質保持穩定，達到Tm時磷脂分子由原來排列緊密的全反式構象變為結構疏松歪扭構象，膜流動性和通透性增加，包封的藥物釋放速度增大。通常制備的溫敏脂質體可以在41條件下誘發藥物釋放，但是仍然存在藥物注入體內易被單核吞噬系統攝取消除和向病變部位釋放程度差異大等不足。最近，美國Dewhitst課題組22建立了一種新型溫敏脂質體。其特點如下：變相溫度設在39-40，該溫度在臨床上更易達到；制備上加入了DSPE-PEG-2000，使脂質體可在血循環中長時間存在而避免單核吞噬細胞的快速攝取；確定了脂質體顆粒為100納米時可使脂質體在加熱的腫瘤組織局部能夠最有效穿入并獲最大幅度的藥物釋放。首次

18、證實這種大小的脂質體2-5。因此，該脂質體在腫瘤靶向熱化療領域有較大的潛在應用價值。5 小結 腫瘤熱化療作為腫瘤綜合治療的一種新模式，已經在國內很多醫院逐漸開展起來。通過對腫瘤熱化療基礎研究的不斷深入，結合國外熱化療臨床應用的成功經驗，我們對熱化療的臨床設計與應用將更加規范與合理，使更多的腫瘤患者從中受益。參考文獻1 van der Zee J. Heating the patient: a promising approach?J Ann Oncol 2002;13(8):1173-842 Takahashi I, Emi Y, Hasuda S, et al. Clincal applic

19、ation of hyperthermia combined with anticancer drugs for the treatment of solid tumorsJ. Surgery 2002; 131(1S):S78-843 Westermann AM, Grosen EA, Katschinski DM, et al. A pilot study of whole body hyperthermia and carboplatin in platinum-resistant ovarian cancerJ. Eur J Cancer 2001;37(9):1111-74 Riet

20、broek RC, van de Vaart PJ, Haveman J, et al. Hyperthermia enhances the cytotoxicity and platinum-DNA adduct formation of lobaplatin and oxaliplatin in cultured SW1573 cellsJ.J Cancer Res Clin Oncol 1997;123(1):6-125 Hirohashi Y, Hidaka K, Sato S, et al. Biomodulation by hyperthermia of topoisomeraes

21、 II-targeting drug in human colorectal cancer cellsJ. Jpn J Cancer Res 1995;86(11):1097-1056 Van Heek-Romanowski R, Putter S, Trarbach T, et al. Etoposide toxicity on human neuroblastoma cells in vitro is enhanced by preceeding hyperthermiaJ. Med Pediatr Oncol 2001;36(1):197-87 Kondo T, Ueda K, Kano

22、 E. Combined effects of hyperthermia and CPT-11 on DNA strand breaks in mouse mammary carcinoma FM3A cellsJ. Anticancer Res 1995;15(1):83-68 Nishida Y, Hamaji M, Miyazaki S, et al. Thermo-chemotherapy using low dose CPT-11 in a patient with local recurrence of rectal cancerJ. Gan To Kagaku Ryoho 199

23、9;26(4):549-529 Van Bree C, Beumer C, Rodermond HM, et al. Effectiveness of 2,2difluorodeoxycytidine (Gemcitabine) combined with hyperthermia in rat R-1 rhabdomyosarcoma in vitro and in vivoJ. Int J Hyperthermia 1999;15(6): 549-5610 Schrump DS, Zhai S, Nguyen DM, et al. Pharmacokinetics of paclitaxe

24、l administered by hyperthermic retrograde isolated lung perfusion techniquesJ. J Thorac Cardiovasc Surg 2002; 123(4): 686-9411 Othman T,Goto S,Lee JB, et al. Hyperthermic enhancement of the apoptotic and antiproliferative activities of paclitaxelJ. Pharmacology 2001;62(4):208-1212 Rietbroek RC, Kats

25、chinski DM, Reijers MH, et al. Lack of thermal enhancement for taxanes in vitroJ. Int J Hyperthermia 1997;13(5):525-3313 Cividalli A, Livdi E, Ceciarelli F, et al. Hyperthermia and paclitaxelepirubicin chemotherapy: enhanced cytotoxic effect in a murine mammary adenocarcinomaJ. Int J Hyperthermia 20

26、00; 16(1):61-7114 Eikesdal HP, Bjerkvig R, Dahl O. Vinblastine and hyperthermia target the neovasculature in BT（4）AN rat gliomas: therapeutic implications of the vascular phenotypeJ. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2001; 51(2): 535-4415 Monge OR, Rofstad EK, Kaalhus O. Thermochemotherapy in vivo of a C

27、3H mouse mammary carcinoma: single fraction heat and drug treatmentJ. Eur J Cancer Clin Oncol 1988;24(10): 1661-916 Matsushita S, Reynolds R, Urano M. Synergism between alkylating agent and cis-platin with moderate local hyperthermia: the effect of multidrug chemotherapy in an animal systemJ.Int J Hyperthermia 1993;9(2):285-9617 Nozoe T, Saeki H, Ito S, et al. Preoperative hyperthermochemoradiotherapy for esophageal carcinomaJ . Surgery 2002;131(1S):S35-818 Fujimoto S, Takahashi M, Mutou T, et al. Successful intraperitoneal hyperthermic chemoperfusion for the prevention of post